BIOLOGÍA CELULAR “MEMBRANA PLASMATICA”

Presentación del tema: "BIOLOGÍA CELULAR “MEMBRANA PLASMATICA”"— Transcripción de la presentación:

1 BIOLOGÍA CELULAR “MEMBRANA PLASMATICA”
Mag. Nicolás Munive Bendezú

2 LA MEMBRANA PLASMÁTICA
ESTRUCTURA FUNCIÓN Lípidos Proteínas Integrales Periféricas Glucoproteínas Glucolípidos Estructural Conexiones celulares Señalización celular Glucocalix LA MEMBRANA PLASMÁTICA Pequeñas moléculas Uniones ocluyentes Desmosomas Uniones de hendidura Fosfolípidos Colesterol Macromoléculas ACTIVO PASIVO ENDOCITOSIS EXOCITOSIS Transporte

3 MEMBRANA PLASMÁTICA Se encuentra rodeando a la célula.
Delimita el territorio de la célula y controla el contenido químico de la célula. Representa el límite entre el medio extracelular y el intracelular. Importante para los organismos, ya que a través de ella se transmiten mensajes que permiten a las células realizar numerosas funciones. Es fina que no se puede observar con el microscopio óptico, siendo solo visible con el microscopio electrónico.

4 MEMBRANA PLASMÁTICA La membrana plasmática es una barrera selectiva.
Es relativamente impermeable para la mayoría de las moléculas, como iones, glúcidos, aminoácidos. Contiene proteínas que se emplean para introducir moléculas dentro de la célula y excretar pequeñas moléculas.

5 FUNCIONES DE LA MEMBRANA PLASMATICA
Protección contra daños químicos y/o físicos. Interviene en fenómenos de reconocimiento celular. Confiere viscosidad a la membrana. Interviene en la comunicación intracelular.

6 Proteínas de la membrana celular
En el componente proteico reside la mayor parte de la funcionalidad de la membrana; las diferentes proteínas realizan funciones específicas: Proteínas estructurales: estas proteínas hacen de "eslabón clave" uniéndose al citoesqueleto y la matriz extracelular. Receptores de membrana: que se encargan de la recepción y transducción de señales químicas. Transportadoras a través de membrana: mantienen un gradiente electroquímico mediante el transporte de membrana de diversos iones. Estas a su vez pueden ser: Proteínas transportadoras: Son enzimas con centros de reacción que sufren cambios conformacionales. Proteínas de canal: Dejan un canal hidrofílico(poro acuoso) por donde pasan los iones.

7 COMPOSICIÓN QUIMICA DE LA MEMBRANA PLASMATICA
Lípidos % Proteínas % Glúcidos %

8 PROTEINAS DE LA MEMBRANA PLASMATICAS
Son de 2 tipos: PROTEÍNAS EXTRÍNSICAS O PERIFERICAS PROTEINAS INTRÍNSICAS O INTEGRALES

9 asimetría de la membrana
Glúcidos (carbohidratos, hidratos de carbono ) Se sitúan en la superficie externa de las células eucariotas por lo que contribuyen a la asimetría de la membrana Estos glúcidos son oligosacáridos Unidos a los lípidos glucolípidos Unidos a las proteínas --- glucoproteinas

10 Componentes de la membrana celular
LÍPIDOS DE MEMBRANA A: LÍPIDOS POLARES: 1. FOSFOGLICÉRIDOS Fosfatidiletanolamina Fosfatidilcolina Fosfatidilserina 2. ESFINGOLÍPIDOS Esfingomielina Cerebrósidos Gangliósidos B: LÍPIDOS NO POLARES: Triglicéridos Colesterol

11 Membranas Celulares semipermeables
Oxígeno, dióxido de carbono, y otras moléculas pequeñas no polares; algunas moléculas de agua Glucosa y otras moléculas polares, moléculas hidro- solubles; iones (e.g. H+, Na+, K+, Ca++, Cl–); moléculas de agua Fig. 5-8, p.80

12 MECANISMO DE TRANSPORTE DE MOLECULAS
En una solución encontramos un solvente (medio líquido disolvente) y soluto (partícula disuelta). Clasificación de acuerdo a permeabilidad: a) Permeable: Permite el pasaje de solventes y solutos. b) Impermeable: No permite el pasaje de solventes ni de solutos. c) Semipermeable: Permite pasar solvente más no de d) Selectivamente permeable: Permite el pasaje de solvente y de algunos solutos.

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14 TRANSPORTE A TRAVES DE LA MEMBRANA
1. Transporte de moléculas pequeñas. Dentro de este, se pueden distinguir dos clases de transporte: a. Transporte pasivo (no requiere energía) b. Transporte activo (requiere energía) 2. Transporte de macromoléculas. Este tipo de transporte también se puede subdividir en dos : a. Exocitosis (excreción de sustancias) b. Endocitosis (incorporación desustancias)

15 TRANSPORTE A TRAVES DE LA MEMBRANA (MICROMOLÉCULAS)
Transporte pasivo Transporte activo A través de Difusión Simple Difusión facilitada A través de Proteínas de canales Proteínas transportadoras Bombas para iones Canales iónicos Proteínas transportadoras

16 Tipos de transportadores (proteínas de membrana):
a. Proteínas transportadoras o carriers: Estas tienen un sitio específico al cuál se une el soluto provocando un cambio en la proteína , lo que permite su transporte a través de la membrana, b. Canales proteicos: Estas son verdaderos túneles llenos de agua, por donde transitan solutos.

17 Transporte pasivo El transporte pasivo es el intercambio de moleculas y/o particulas entre los medios intra y extracelular. Se realiza sin gasta de energía(ATP) A favor de un gradiente. Se divide en: Difusión simple Difusión facilitada Osmosis

18 TRANSPORTE PASIVO Difusión simple Características:
-  El transporte se realiza sin gasto de energía (ATP). -  El transporte es a favor de la gradiente de cc de soluto; desde un lugar con mayor concentración a un lugar de menor concentración. - El transporte se realiza de un medio hipertónico a un medio hipotónico.

19 Transporte pasivo DIFUSIÓN SIMPLE
Sin interacción con proteínas de membrana Transporte de : Agua Moléculas pequeñas sin carga Algunas sustancias lipídicas Proteínas y ácidos nucleicos (membrana nuclear)

20 DIFUSIÓN SIMPLE EN LA CÉLULA

21 TRANSPORTE PASIVO Difusión facilitada
No requiere aporte de energía (ATP), sigue un gradiente electroquímico. Mediada por portadores o carrier (proteínas). Principalmente este mecanismo se realiza en las microvellocidades intestinales, neuronas e hígado (células que requieren glucosa). El mecanismo de entrada de glucosa se denomina difusión facilitada.

22 Difusión facilitada Transporte de glucosa
CARACTERÍSTICAS: Inhibición competitiva por maltosa Especificidad Saturarse con el soluto Inhibición Competitiva por moléculas similares

23 Difusión facilitada

24 TIPOS DE PROTEÍNAS TRANSPORTADORAS O CARRIERS
Uniporte: El carrier moviliza solo un tipo de soluto. De un lado a otro lado de la membrana

25 TIPOS DE PROTEÍNAS TRANSPORTADORAS O CARRIERS
B. Simporte: (Unidireccional).Proteína o carrier que mueve dos solutos diferentes en la misma dirección al mismo tiempo

26 C. Antiporte: (cotransporte o intercambio)
C. Antiporte: (cotransporte o intercambio).Proteína o carrier que mueve solutos diferentes en diferentes sentidos al mismo al mismo tiempo.

27 CANALES Modelo obtenido por difracción de rayos X Están llenos de agua (acuaporinas) y a través de ellos transitan la mayoría de los iones Modelo obtenido por difracción de rayos X Características: Son selectivamente permeables. Muchos sufren cambios conformacionales dependientes de estímulos eléctricos, físicos o por ligando.

28 CANALES

29 Premio Nobel de Química 2003
"Por el descubrimiento de canales de agua " Estudio de "Estructura y mecanismo de los canales iónicos " Roderick MacKinnon Peter Agre

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31 Osmosis Características:
El fenómeno de difusión de agua a través de la membrana plasmática se realiza generalmente hacia el interior de la célula (pues esta posee organelos y macromoléculas que la confieren una presión osmótica tal, que el agua tiende a entrar para igualar las concentraciones). Características: -   El transporte se realiza sin gasto de energía. -  El transporte es desde un medio más diluido a uno más concentrado -  El transporte se realiza desde un medio hipotónico a un medio hipertónico.

32 “soluciones isotónicas”
Osmosis Conceptos claves: Caso A: Cuando se comparan dos soluciones y tienen la misma concentración de solutos les llamamos: “soluciones isotónicas” Caso B: Cuando se comparan dos soluciones y tienen diferente concentración de solutos le llamamos por separado: “Solución Hipotónica: la que tienen menor concentración de solutos” “Solución Hipertónica la que tienen mayor concentración de solutos”

33 Ósmosis Es el paso de un disolvente entre dos soluciones de diferente concentración a través de una membrana semipermeable. Solución hipotónica Inicialmente al mismo nivel Medio con una baja concentración Solución hipertónica Medio con una elevada concentración Permite el paso de disolvente pero no de soluto Membrana semipermeable

34  h Medio hipotónico Medio hipertónico
El paso de disolvente desde la disolución diluida a la concentrada hace que disminuya el nivel de la primera y aumente el de la segunda. Las moléculas de agua difunden desde el medio hipotónico al medio hipertónico provocando un aumento de presión  h Medio hipotónico (el de menor concentración) Medio hipertónico (el de mayor concentración)

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36 Veamos qué ocurre en las células vegetales
Situación 1 La célula pierde agua y se arruga, la membrana plasmática se separa de la pared celular Célula en solución hipertónica H20 Membrana plasmática Pared celular H20 H20 Al fenómeno se le conoce como PLASMÓLISIS

37 La célula se hinchará por ingreso de agua en su interior
Situación 2 La célula se hinchará por ingreso de agua en su interior Célula en solución hipotónica H20 H20 H20 Al fenómeno se le conoce como TURGENCIA

38 Veamos qué ocurre en las células animal
Situación 1 Glóbulo rojo en solución hipertónica La célula pierde agua y se arruga. H20 Membrana plasmática H20 H20 Al fenómeno se le conoce como CRENACIÓN

39 La célula se hinchará por ingreso de agua en su interior
Situación 2 La célula se hinchará por ingreso de agua en su interior Célula en solución hipotónica H20 H20 H20 Al fenómeno se le conoce como CITÓLISIS

40 TIPOS DE TRANSPORTE ATP Difusión simple Difusión facilitada Transporte
activo Transporte pasivo

41 Flujos a través de la membrana
FLUJO DE H2O (Solvente) FLUJO DE SOLUTOS • Difusión pasiva • Transporte pasivo • Transporte activo • Transporte activo secundario El transporte de agua a través de las membranas biológicas es siempre pasivo • bicapa - baja permeabilidad • Canales (acuaporinas) - canales selectivos - ElectrolitosProteinas (albúmina, globulina) . - Hidratos de carbono (glucosa), - Grasas (triglicéridos),etc OSMOSIS

42 FLUJO PASIVO DE SOLUTOS
Transporte pasivo (no requiere energía)

43 Transporte activo El transporte activo es el intercambio de partículas entre los dos medios. Pero este intercambio de partículas se refiere sólo a solutos, pues el agua se intercambia a través de la osmosis. Caracteristicas de este tipo de transporte: El transporte se realiza con gasto de energía o de forma indirecta (Trasporte activo secundario) El transporte es contra un gradiente. El transporte se realiza de un medio hipotónico a un medio hipertónico. Este transporte siempre requiere la presencia de transportadores.

44 Se conocen dos clases de transporte:
Transporte Activo Se conocen dos clases de transporte: Transporte primario: - En este tipo la energía obtenida del ATP se emplea directamente para transportar el soluto, un ejemplo es la bomba de sodio y potasio. - Se realiza en contra de un gradiente electroquímico Este transporte se realiza con carriers pero a diferencia de los anteriores se necesita energía (ATP).

45 Transporte Activo Bombas
Hay toda una familia de proteínas que se encuentran en muy diferentes sistemas biológicos que reciben el nombre genérico de ATPasas. Las ATPasas o "bombas" del transporte son enzimas que pueden mover iones a través de las membranas biológicas utilizando la energía de la hidrólisis (ruptura) del ATP. Por este mecanismo pueden crear diferencias enormes de concentración y de carga eléctrica a los lados de la membrana. Existen tres tipos de Bombas o ATPasas: ATPasa de H+; Para mover protones (H+) ATPasa de Na — K ; Para mover sodio y potasio. ATPasa de Ca2+ ; Para mover calcio.

46 Bomba sodio-potasio La bomba de Na+ K+, permite el intercambio de iones específicos de sodio y potasio. El proceso comienza cuando del medio externo se conectan 2 iones de potasio a la proteina transmembrana. Luego en el medio interno se conectan 3 iones de sodio a la misma proteína transmembrana. Entonces la enzima ATPasa, moviliza la proteina transmembrana, abriendo el canal y cerrándolo; por lo tanto, entran 2 iones de potasio y egresan 3 iones de sodio. Lo anterior se realiza hasta alcanzar un equilibrio en la concentración de iones de potasio y sodio o equilibrar la naturaleza eléctrica de la membrana. El proceso de la bomba de Na+K+ cumple con las características de un transporte activo.

47 TRANSPORTE ACTIVO PRIMARIO

48 Transporte activo B. Transporte secundario: En este tipo la energía obtenida del ATP se emplea indirectamente para transportar el soluto, un ejemplo lo constituye la absorción de glucosa en el intestino. -Se realiza en contra de un gradiente de concentración. -No usa ATP de forma directa. -Usa energía electroquímica de un gradiente (Ejem: Na).Transporte de Na/glucosa en el epitelio intestinal. “En este tipo la energía obtenida del ATP se emplea indirectamente para transportar el soluto”.

49 TRANSPORTE ACTIVO SECUNDARIO

50 Transporte de macromoléculas
Exocitosis Endocitosis Fagocitosis Pinocitosis Micropinocitosis Photocitosis

51 Transporte de macromoléculas
Exocitosis La exocitosis es un proceso que tiene como objetivo la excreción de sustancias. Encontramos en este proceso la excreción de enzimas y proteínas o lípidos. En el caso de las enzimas, luego de ser sintetizadas por los ribosomas en el retículo endoplasmático rugoso van a cumplir funciones de anabolismo o catabolismo proteico, de glúcidos, de lípidos o ácidos nucleicos. En el caso que cumplan funciones de anabolismo proteico, se trasladan al reticulo de golgi, y posteriormente a vacuolas, y por último se produce el proceso de exocitosis. En el caso que cumplan funciones de anabolismo de glúcidos, se trasladan al citosol, y porsteriormente se realiza exocitosis. En el caso de las proteinas siempre se van a trasladar al retículo de golgi, donde maduran y posteriormente se produce la secreción. En los lípidos, se sintetizan en el retículo endoplasmático liso y luego son segregados en el retículo de golgi.

52 Transporte de macromoléculas
Exocitosis

53 Exocitosis

54 Endocitosis La Endocitosis es el mecanismo por el cual son incorporadas ciertas macromoléculas al interior del citoplasma celular. La endocitosis tiene 4 formas bastante frecuentes: Pinocitosis: que consiste en la incorporación de fluido intracelular y pequeños solutos disueltos, y la fagocitosis, que es la incorporación de grandes partículas ( sólidas) como microorganismos o macromoléculas de gran tamaño. MICROPINOCITOSIS.- Es la ingestión de sustancias líquidas vistas al microscopio electrónico. Photocitosis.- Es el traslado de los pinosomas a lo largo de toda la pared celular, para ser expulsado al exterior

55 Transporte de macromoléculas
Endocitosis Fagocitosis Fagocitosis de una molécula y posterior eliminación por exocitosis. Imagen de una célula realizando fagocitosis.

56 Modelos de membrana plasmáticas
Tenemos: Modelo trilaminar Modelo Mosaico fluido Modelo de unidad de membrana

57 Modelo de Dawson y Danielli
MODELO TRILAMINAR Modelo de Dawson y Danielli Modelo de Dawson y Danielli, propuesto en 1952, supone que la membrana plasmática está constituida por dos capas de lípidos de 25 A de espesor, situado entre dos capas de proteínas.

58 Modelo de Mosaico fluido
La membrana plasmática según el modelo de Singer y Nicolson, 1972, es un mosaico lípido-proteíco globular, en el que las moléculas de proteínas globulares penetran por ambos lados o atraviesan totalmente una doble capa de fosfolípidos líquidos.

59 Modelo del Mosaico Fluido
Transporte pasivo Proteína de reconocimiento Fosfolípidos Proteína de adhesión Colesterol Receptor Bicapa de Lípidos Transporte Activo (Bomba ATPasa) Transporte Activo (Bomba Calcio) Citoplasma Membrana Celular Proteínas del citoesqueleto bajo la membrana celular Fig. 5.4, pg. 77

60 Membrana Plasmática Modelo de Singer y Nicholson

61 El equilibrio del volumen y la composición de los líquidos corporales que constituyen el medio interno se mantiene por la: “ El conjunto de mecanismos reguladores de la estabilidad del medio interno”. HOMEOSTASIS

62 MOVIMIENTO DEL AGUA ENTRE LOS COMPARTIMENTOS
Agua y los solutos disueltos fluyen entre los compartimentos corporales por difusión, convección o por mecanismos de transporte específicos. Las fuerzas que gobiernan estos intercambios son, principalmente, las presiones hidrostática y osmótica y para, algunos solutos que atraviesan las membranas celulares, las bombas transportadoras. Además, el organismo intercambia a diario con el medio exterior una cantidad de agua y solutos.

63 MOVIMIENTO DEL AGUA ENTRE LOS COMPARTIMENTOS
La fuerza capaz de provocar el paso de agua por una membrana semipermeable debido a las diferencias en la concentración de los solutos a ambos lados de ésta, constituye: depende exclusivamente del número de partículas disueltas ( moles ) por unidad de volumen, con independencia de su carga eléctrica, peso o fórmula química. LA PRESION OSMOTICA

64 Composición iónica de los líquidos extracelular e intracelular

65 Colesterol Fosfolípidos Grasas neutras
    Liquido extracelular Liquido intracelular Na+ 142 mEq/L 10 mEq/L K+ 4 mEq/L 140 mEq/L Ca++ 2.4 mEq/L mEq/L Mg++ 1.2 mEq/L 58 mEq/L Cl- 103 mEq/L HCO3- 28 mEq/L Fosfatos 75 mEq/L SO4 1 mEq/L 2 mEq/L Glucosa 90 mg/dL 0 a 20 mg/dL Aminoácidos 30 mg/dL 200 mg/dL ? Colesterol Fosfolípidos Grasas neutras 0.5 g/dL 2 a 95 g/dL pO2 35 mm Hg 20 mm Hg ? pCO2 46 mm Hg 50 mm Hg ? pH 7.4 7.0 Proteínas 2 g/dL 16 g/dL

66 Distribución de líquidos en el organismo
Líquido intravascular 1º espacio Líquido intersticial (extracelular) Líquido intracelular 2º espacio Líquido en cavidades naturales    pleura    peritoneo    retroperitoneo    luz intestinal 3º espacio  (cavidades) Líquido que ha salido  al exterior del organismo 4º espacio (exterior

67 GRACIAS